CN102016446A - 制冷装置 - Google Patents

Abstract

一种制冷装置，该制冷装置使用在包含超临界状态的过程在内的状态下工作的制冷剂，即使在负载变动的情况下也能维持设备的可靠性，并能使性能系数提高。热源侧热交换器(4)与高级侧的压缩元件(2d)的喷出侧相连接，连接配管(72、73、74、75)将热源侧热交换器(4)与膨胀机构(5)连接。连接配管(77、2a)将利用侧热交换器(6)与低级侧的压缩元件(2c)的吸入侧连接。气液热交换器(8)使连接配管(72、73、74、75)中流动的制冷剂与连接配管(77、2a)中流动的制冷剂彼此进行热交换。气液三通阀(8C)对制冷剂在连接配管(72、73、74、75)的途经气液热交换器(8)的部分流动的状态与制冷剂在连接途经气液热交换器(8)的部分的一端侧和另一端侧的气液旁路配管(8B)中流动的状态进行切换。

Description

制冷装置

技术领域

本发明涉及一种制冷装置，尤其涉及使用在包含超临界状态的过程在内的状态下工作的制冷剂来进行多级压缩式制冷循环的制冷装置。

背景技术

一直以来，作为使用在超临界区工作的制冷剂以进行多级压缩式制冷循环的制冷装置之一，有如专利文献1(日本专利特开2007-232263号公报)所示那样的、使用二氧化碳作为制冷剂以进行二级压缩式制冷循环的空调装置。上述空调装置主要包括具有串联连接的两个压缩元件的压缩机、室外热交换器、膨胀阀、以及室内热交换器。

发明的公开

发明所要解决的技术问题

在上述空调装置中，没有考虑到性能系数在制冷装置的负载变动时的维持。

此外，仅仅与负载变动相对应来实现性能系数提高，可能会使对设备的负担增大。

本发明的技术问题在于提供一种制冷装置，该制冷装置使用在包含超临界状态的过程在内的状态下工作的制冷剂，即使在负载发生变动的情况下也能维持设备的可靠性，并能使性能系数提高。

解决技术问题所采用的技术方案

在第一发明的制冷装置中，工作制冷剂在制冷循环的至少一部分中处于超临界状态，该制冷装置包括膨胀机构、蒸发器、二级压缩元件、散热器、第一制冷剂配管、第二制冷剂配管、第一热交换器、第一热交换旁路配管以及热交换器切换机构。膨胀机构使制冷剂减压。蒸发器与膨胀机构相连接，并使制冷剂蒸发。二级压缩元件具有：第一压缩元件，该第一压缩元件将制冷剂吸入并在对其压缩后将其喷出；以及第二压缩元件，该第二压缩元件将从第一压缩元件喷出的制冷剂吸入并在对其进一步压缩后将其喷出。散热器与第二压缩元件的喷出侧相连接。第一制冷剂配管将散热器与膨胀机构连接。第二制冷剂配管将蒸发器与第一压缩元件的吸入侧连接。第一热交换器使第一制冷剂配管中流动的制冷剂与第二制冷剂配管中流动的制冷剂彼此进行热交换。第一热交换旁路配管将第一制冷剂配管中的途经第一热交换器的部分的一端侧与另一端侧连接。热交换器切换机构可对制冷剂在第一制冷剂配管中的途经第一热交换器的部分中流动的状态与制冷剂在第一热交换旁路配管中流动的状态进行切换。

在上述制冷剂装置中，利用第一热交换器的热交换，通过降低流向膨胀机构的制冷剂的比焓，能提高性能系数。而且，利用第一热交换器的热交换，能使第一压缩元件的吸入制冷剂带有适当的过热，能对在第一压缩元件中产生的液体压缩进行抑制以维持设备的可靠性，并能提高喷出温度以较高地维持所得的水温。

第二发明的制冷装置是在第一发明的制冷装置的基础上，还包括温度检测部和控制部。温度检测部对蒸发器周边的空气温度和第一压缩元件及第二压缩元件中至少任意一个压缩元件的喷出制冷剂温度中的至少任意一个温度进行检测。控制部在满足由温度检测部检测得到的值为空气温度时空气温度比规定高温空气温度高、而由温度检测部检测得到的值为制冷剂温度时制冷剂温度比规定低温制冷剂温度低这样的条件下，对热交换器切换机构进行控制以增大在第一制冷剂配管中的途经第一热交换器的部分中流动的制冷剂的量。

在上述制冷装置中，即使在可能要发生蒸发器周边的空气温度变高或来自压缩元件的喷出制冷剂温度变低这样的状况时，也能增大在第一制冷剂配管中的途经第一热交换器的部分中流动的制冷剂的量。

藉此，能降低流向膨胀机构的制冷剂的比焓，并能提高性能系数。

另外，由于能使第一压缩元件的吸入制冷剂带有适当的过热度，因此在第一压缩元件中能不易出现液体压缩。

而且，由于能提高第一压缩元件的吸入制冷剂的过热度，因此能应对在散热器中所要求的温度较高的情形。

在第三发明的制冷装置中，工作制冷剂在制冷循环的至少一部分中处于超临界状态，上述制冷装置包括使制冷剂减压的第一膨胀机构和第二膨胀机构、蒸发器、二级压缩元件、第三制冷剂配管、散热器、第一制冷剂配管、第四制冷剂配管、第五制冷剂配管、第二热交换器、温度检测部以及控制部。蒸发器与第一膨胀机构相连接，并使制冷剂蒸发。二级压缩元件具有第一压缩元件和第二压缩元件。第一压缩元件将制冷剂吸入并在对其压缩后将其喷出。第二压缩元件将从第一压缩元件喷出的制冷剂吸入并在对其进一步压缩后将其喷出。第三制冷剂配管为使从第一压缩元件喷出的制冷剂吸入第二压缩元件而延伸。散热器与第二压缩元件的喷出侧相连接。第一制冷剂配管将散热器与第一膨胀机构连接。第四制冷剂配管从第一制冷剂配管分岔并延伸到第二膨胀机构。第五制冷剂配管从第二膨胀机构延伸到第三制冷剂配管。第二热交换器使第一制冷剂配管中流动的制冷剂与第五制冷剂配管中流动的制冷剂彼此进行热交换。温度检测部对蒸发器周边的空气温度和第一压缩元件及第二压缩元件中至少任意一个压缩元件的喷出制冷剂温度中的至少任意一个温度进行检测。控制部在满足由温度检测部检测得到的值为空气温度时空气温度比规定低温空气温度低、而由温度检测部检测得到的值为制冷剂温度时制冷剂温度比规定高温制冷剂温度高这样的条件下，对第二膨胀机构进行控制以增加所流过的制冷剂的量。

在上述制冷装置中，通过降低流向膨胀机构的制冷剂的比焓，从而能提高性能系数。

此外，当从第五制冷剂配管合流的制冷剂的温度比在第一制冷剂配管中流动的制冷剂的温度低时，能抑制第二压缩元件的喷出制冷剂的温度过度上升。而且，能使流过散热器的制冷剂的量增大。

此外，即使在来自二级压缩元件的喷出制冷剂的温度可能要变高或蒸发器周边的空气的温度变低的情况下，也能通过增大流过第二膨胀机构的制冷剂的量来抑制第二压缩元件的喷出制冷剂的温度过度上升，并能提高二级压缩元件的可靠性。

第四发明的制冷装置是在第三发明的制冷装置的基础上，还包括：外部冷却部，该外部冷却部可对流过第三制冷剂配管的制冷剂进行冷却；外部温度检测部，该外部温度检测部对流过外部冷却部的流体的温度进行检测；以及第三制冷剂温度检测部，该第三制冷剂温度检测部对流过第三制冷剂配管的制冷剂的温度进行检测。此外，控制部在外部温度检测部的检测温度与第三制冷剂温度检测部的检测温度之差不足规定值时，对第二膨胀机构进行控制以使所流过的制冷剂的量增加。

在上述制冷装置中，即使在无法充分得到利用外部冷却部对在第一制冷剂配管中流动的制冷剂进行冷却的冷却效果的情况下，通过使第五制冷剂配管合流来降低流过第三制冷剂配管的制冷剂的温度，从而能使制冷循环的性能系数提高。

在第五发明的制冷装置中，工作制冷剂在制冷循环的至少一部分中处于超临界状态，上述制冷装置包括使制冷剂减压的第一膨胀机构和第二膨胀机构、蒸发器、二级压缩元件、散热器、第一制冷剂配管、第二制冷剂配管、第三制冷剂配管、第一热交换器、第四制冷剂配管、第五制冷剂配管、第二热交换器、温度检测部以及控制部。蒸发器使制冷剂蒸发。二级压缩元件具有第一压缩元件和第二压缩元件。第一压缩元件将制冷剂吸入并在对其压缩后将其喷出。第二压缩元件将从第一压缩元件喷出的制冷剂吸入并在对其进一步压缩后将其喷出。散热器与第二压缩元件的喷出侧相连接。第一制冷剂配管将散热器与第一膨胀机构连接。第二制冷剂配管将蒸发器与第一压缩元件的吸入侧连接。第三制冷剂配管为使从第一压缩元件喷出的制冷剂吸入第二压缩元件而延伸。第一热交换器使第一制冷剂配管中流动的制冷剂与第二制冷剂配管中流动的制冷剂彼此进行热交换。第四制冷剂配管从第一制冷剂配管分岔并延伸到第二膨胀机构。第五制冷剂配管将第二膨胀机构与第三制冷剂配管连接。第二热交换器使第一制冷剂配管中流动的制冷剂与第五制冷剂配管中流动的制冷剂彼此进行热交换。温度检测部对蒸发器周边的空气温度和第一压缩元件及第二压缩元件中至少任意一个压缩元件的喷出制冷剂温度中的至少任意一个温度进行检测。第二膨胀控制部在满足由温度检测部检测得到的值为空气温度时空气温度比规定低温空气温度低、而由温度检测部检测得到的值为制冷剂温度时制冷剂温度比规定高温制冷剂温度高这样的条件下，对第二膨胀机构进行控制以增加所流过的制冷剂的量。

在上述制冷装置中，可降低流向膨胀机构的制冷剂的比焓来提高性能系数，并能使第一压缩元件的吸入制冷剂带有适当的过热来防止在第一压缩元件中产生液体压缩和/或使在第一制冷剂配管中流动的制冷剂冷却。而且，即使在来自压缩元件的喷出制冷剂的温度可能要变高或蒸发器周边的空气的温度变低的情况下，也能通过增大流过第二膨胀机构的制冷剂的量来抑制第二压缩元件的喷出制冷剂的温度过度上升，并能提高二级压缩元件的可靠性。

第六发明的制冷装置是在第五发明的制冷装置的基础上，还包括第一热交换旁路配管和热交换切换机构。第一热交换旁路配管将第一制冷剂配管中的途经第一热交换器的部分的一端侧与另一端侧连接。热交换器切换机构可对制冷剂在第一制冷剂配管中的途经第一热交换器的部分中流动的状态与制冷剂在第一热交换旁路配管中流动的状态进行切换。

在上述制冷装置中，对第一热交换器通过热交换器切换机构的切换、对第二热交换器通过在允许第二膨胀机构的制冷剂流过的状态与不允许第二膨胀机构的制冷剂流过的状态间的切换，可分别调节使用状况。

第七发明的制冷装置是在第六发明的制冷装置的基础上，还包括温度检测部和热交换切换控制部。温度检测部对蒸发器周边的空气温度和第一压缩元件及第二压缩元件中至少任意一个压缩元件的喷出制冷剂温度中的至少任意一个温度进行检测。热交换切换控制部在满足由温度检测部检测得到的值为空气温度时空气温度比规定高温空气温度高、而由温度检测部检测得到的值为制冷剂温度时制冷剂温度比规定低温制冷剂温度低这样的条件下，对热交换器切换机构进行控制以增大在第一制冷剂配管中的途经第一热交换器的部分中流动的制冷剂的量。

在上述制冷装置中，即使在来自压缩元件的喷出制冷剂的温度可能要变低或蒸发器周边的空气的温度变高的情况下，也能通过增大在第一制冷剂配管中的途经第一热交换器的部分中流动的制冷剂的量来提高第一压缩元件的吸入制冷剂的过热度，从而能应对在散热器中所要求的温度较高的情形。

第八发明的制冷装置是在第五发明至第七发明中任意一项的制冷装置的基础上，还包括：外部冷却部，该外部冷却部可对流过第三制冷剂配管的制冷剂进行冷却；外部温度检测部，该外部温度检测部对流过外部冷却部的流体的温度进行检测；以及第三制冷剂温度检测部，该第三制冷剂温度检测部对流过第三制冷剂配管的制冷剂温度进行检测。此外，第二膨胀控制部在外部温度检测部的检测温度与第三制冷剂温度检测部的检测温度之差不足规定值时，对第二膨胀机构进行控制以使所流过的制冷剂的量增加。

在上述制冷装置中，即使在无法充分得到利用外部冷却部对流过第三制冷剂配管的制冷剂进行冷却的冷却效果的情况下，通过使流过第五制冷剂配管的制冷剂合流来降低流过第三制冷剂配管的制冷剂的温度，从而能提高制冷循环的性能系数。

第九发明的制冷装置是在第一发明至第八发明中任意一项的制冷装置的基础上，第一压缩元件和第二压缩元件具有用于通过驱动第一压缩元件和第二压缩元件各自旋转来产生压缩功的共用的转轴。

在上述制冷装置中，通过在使离心力彼此抵消的情况下进行驱动，从而能抑制振动产生和转矩负载的变动。

第十发明的制冷装置是在第一发明至第九发明中任意一项的制冷装置的基础上，工作制冷剂为二氧化碳。

在上述制冷装置中，临界点附近的超临界状态的二氧化碳只要稍许改变制冷剂压力就能使制冷剂的密度急剧变化。因此，能利用较少的压缩功使制冷装置的效率提高。

发明效果

如以上的说明所述的那样，根据本发明，能得到以下效果。

在第一发明中，不仅能提高性能系数，还能抑制在第一压缩元件中产生液体压缩以提高设备的可靠性，并且能提高喷出温度以较高地维持所得到的水温。

在第二发明中，能降低流向膨胀机构的制冷剂的比焓，并能提高性能系数。

在第三发明中，能提高二级压缩元件的可靠性。

在第四发明中，即使在无法充分得到利用外部冷却部对在第一制冷剂配管中流动的制冷剂进行冷却的冷却效果的情况下，也能提高制冷循环的性能系数。

在第五发明中，不仅能提高性能系数，还能防止在第一压缩元件中产生的液体压缩和/或使在第一制冷剂配管中流动的制冷剂冷却，即使在来自压缩元件的喷出制冷剂的温度可能要变高或蒸发器周边的空气温度变低的情况下，也能提高二级压缩元件的可靠性。

在第六发明中，能对第一热交换器和第二热交换器的使用状况进行调节。

在第七发明中，即使在来自压缩元件的喷出制冷剂的温度可能要变低或蒸发器周边的空气温度变高的情况下，也能应对在散热器中所要求的温度较高的情形。

在第八发明中，即使在无法充分得到利用外部冷却部对流过第三制冷剂配管的制冷剂进行冷却的冷却效果的情况下，也能提高制冷循环的性能系数。

在第九发明中，通过在使离心力彼此抵消的情况下进行驱动，从而能抑制振动产生和转矩负载的变动。

在第十发明中，能利用较少的压缩功使制冷装置的效率提高。

附图说明

图1是作为本发明第一实施方式的制冷装置的一实施方式的空调装置的示意结构图。

图2是对第一实施方式的空调装置的制冷循环加以图示的压力-焓线图。

图3是对第一实施方式的空调装置的制冷循环加以图示的温度-熵线图。

图4是第一实施方式的变形例1的空调装置的示意结构图。

图5是第一实施方式的变形例2的空调装置的示意结构图。

图6是作为本发明第二实施方式的制冷装置的一实施方式的空调装置的示意结构图。

图7是对第二实施方式的空调装置的制冷循环加以图示的压力-焓线图。

图8是对第二实施方式的空调装置的制冷循环加以图示的温度-熵线图。

图9是第二实施方式的变形例1的空调装置的示意结构图。

图10是第二实施方式的变形例2的空调装置的示意结构图。

图11是第二实施方式的变形例3的空调装置的示意结构图。

图12是对第二实施方式的变形例3的空调装置的制冷循环加以图示的压力-焓线图。

图13是对第二实施方式的变形例3的空调装置的制冷循环加以图示的温度-熵线图。

图14是作为本发明第三实施方式的制冷装置的一实施方式的空调装置的示意结构图。

图15是对第三实施方式的空调装置的制冷循环加以图示的压力-焓线图。

图16是对第三实施方式的空调装置的制冷循环加以图示的温度-熵线图。

图17是第三实施方式的变形例2的空调装置的示意结构图。

图18是第三实施方式的变形例3的空调装置的示意结构图。

图19是第三实施方式的变形例5的空调装置的示意结构图。

图20是第三实施方式的变形例6的空调装置的示意结构图。

图21是第三实施方式的变形例7的空调装置的示意结构图。

图22是第三实施方式的变形例8的空调装置的示意结构图。

图23是第三实施方式的变形例9的空调装置的示意结构图。

图24是第三实施方式的变形例10的空调装置的示意结构图。

具体实施方式

<1>第一实施方式

<1-1>空调装置的结构

图1是作为本发明的制冷装置的一实施方式的空调装置1的示意结构图。空调装置1是使用在超临界区工作的制冷剂(在此是二氧化碳)以进行二级压缩式制冷循环的装置。

空调装置1的制冷剂回路10主要具有：压缩机构2；热源侧热交换器4；膨胀机构5；利用侧热交换器6；气液热交换器8；气液三通阀8C；气液旁路配管8B；对上述这些进行连接的连接配管71、72、73、74、75、76、77等；利用侧温度传感器6T；以及热源侧温度传感器4T。

压缩机构2在本实施方式中由用两个压缩元件对制冷剂进行二级压缩的压缩机21构成。压缩机21为在壳体21a内收容有压缩机驱动电机21b、驱动轴21c以及压缩元件2c、2d的封闭式结构。压缩机驱动电机21b与驱动轴21c连结。此外，上述驱动轴21c与两个压缩元件2c、2d连结。即、压缩机21的两个压缩元件2c、2d与单一的驱动轴21c连结，且两个压缩元件2c、2d均被压缩机驱动电机21b驱动而旋转，即所谓的一轴两级压缩结构。在本实施方式中，压缩元件2c、2d是旋转式或涡旋式等容积式的压缩元件。此外，压缩机21通过吸入管2a吸入制冷剂，在用压缩元件2c对上述所吸入的制冷剂进行压缩之后，使制冷剂吸入到压缩元件2d，在对制冷剂进一步压缩后，将其喷出到喷出管2b。此外，喷出管2b是用于将从压缩机构2喷出的制冷剂送到热源侧热交换器4的制冷剂管，在喷出管2b上设有油分离机构41和单向机构42。油分离机构41是从制冷剂中分离出与从压缩机构2喷出的制冷剂一同喷出的制冷机油并使该制冷机油回到压缩机构2的吸入侧的机构，上述油分离机构41主要具有：从制冷剂中分离出与从压缩机构2喷出的制冷剂一同喷出的制冷机油的油分离器41a；以及与油分离器41a连接并使从制冷剂中分离出的制冷机油回到压缩机构2的吸入管2a的回油管41b。在回油管41b上设有对在回油管41b中流动的制冷机油进行减压的减压机构41c。在本实施方式中，减压机构41c使用毛细管。单向机构42是用于允许制冷剂从压缩机构2的喷出侧向热源侧热交换器4流动并阻止制冷剂从热源侧热交换器4向压缩机构2的喷出侧流动的机构，在本实施方式中，使用单向阀。

这样，在本实施方式中，压缩机构2具有两个压缩元件2c、2d，并对从这些压缩元件2c、2d中的前级侧的压缩元件喷出的制冷剂用后级侧的压缩元件依次压缩。

热源侧热交换器4是以空气为热源、起到制冷剂的散热器的作用的热交换器。热源侧热交换器4的一端经由连接配管71和单向机构42与压缩机构2的喷出侧相连接，而另一端经由连接配管72与气液三通阀8C相连接。

膨胀机构5的一端经由连接配管73、气液热交换器8(液体侧的气液热交换器8L)、连接配管74、75与气液三通阀8C相连接，另一端经由连接配管76与利用侧热交换器6相连接。上述膨胀机构5是对制冷剂进行减压的机构，在本实施方式中，使用电动膨胀阀。此外，在本实施方式中，膨胀机构5将热源侧热交换器4中经过冷却的高压的制冷剂在送到利用侧热交换器6之前减压到制冷剂的饱和压力附近。

利用侧热交换器6是起到制冷剂的蒸发器的作用的热交换器。利用侧热交换器6的一端经由连接配管76与膨胀机构相连接，其另一端经由连接配管77与气液热交换器8(液体侧的气液热交换器8G)相连接。另外，在此虽未图示，但对利用侧热交换器6供应有作为与在利用侧热交换器6中流动的制冷剂进行热交换的加热源的水和空气。

利用侧温度传感器6T对为了与上述利用侧热交换器6中流动的制冷剂进行热交换而作为加热源被供应来的水和空气的温度进行检测。

气液热交换器8具有：使从连接配管73朝向连接配管74流动的制冷剂流过的液体侧的气液热交换器8L；以及使从连接配管77朝向吸入管2a流动的制冷剂流过的气体侧气液热交换器8G。此外，气液热交换器8使在上述液体侧气液热交换器8L中流动的制冷剂与在气体侧的气液热交换器8G中流动的制冷剂彼此进行热交换。另外，在此，虽然用“液体”侧、气“液”热交换器8等词语进行说明，但流过液体侧气液热交换器8L的制冷剂不限于液体状态，例如还可以是超临界状态的制冷剂。此外，对于在气体侧的气液热交换器8G中流动的制冷剂而言，也不限于气体状态的制冷剂，例如还可以是略微潮湿的制冷剂在流动。

气液旁路配管8B将与作为液体侧气液热交换器8L的上游侧的连接配管73相连接的气液三通阀8C的一个转换口、和朝液体侧气液热交换器8L的下游侧延伸的连接配管74的端部连接。

气液三通阀8C能在气液利用连接状态与气液非利用连接状态之间切换，其中，上述气液利用连接状态是将从热源侧热交换器4延伸出的连接配管72与从液体侧的气液热交换器8L延伸出的连接配管73相连接，上述气液非利用连接状态不是将从热源侧热交换器4延伸出的连接配管72与从液体侧的气液热交换器8L延伸出的连接配管73相连接而是将上述连接配管72与气液旁路配管8B相连接。

热源侧温度传感器4T对配置有热源侧热交换器4的空间内的作为加热对象而供应来的水和空气的温度进行检测。

而且，空调装置1还具有控制部99，该控制部99对压缩机构2、膨胀机构5、气液三通阀8C以及利用侧温度传感器6T等构成空调装置1的各部分的动作进行控制。

<1-2>空调装置的动作

接着，使用图1、图2以及图3对本实施方式的空调装置1的动作进行说明。

在此，图2是对制冷循环加以图示的压力-焓线图，图3是对制冷循环加以图示的温度-熵线图。

(气液利用连接状态)

在气液利用连接状态下，利用控制部99对气液三通阀8C的连接状态进行切换控制，以在气液热交换器8中使流过液体侧气液热交换器8L的制冷剂与流过气体侧气液热交换器8G的制冷剂彼此进行热交换。

在此，从压缩机构2的吸入管2a吸入的制冷剂(参照图2、图3中的点A)被低级侧的压缩元件2c压缩(参照图2、图3中的点B、点C)，再被后级侧的压缩元件2d压缩到超过临界压力的压力(参照图2、图3中的点D)，从而将高温高压制冷剂从压缩机构2送向热源侧热交换器4。此后，在热源侧热交换器4中，将制冷剂的热放出。另外，在此采用二氧化碳作为工作制冷剂，且二氧化碳在超临界状态下流入热源侧热交换器4，因而在放热工序中，在制冷剂压力固定的情况下通过显热变化朝外部放热，并且制冷剂自身的温度连续降低(参照图2、图3中的点K)。此外，流出热源侧热交换器4的制冷剂流入液体侧的气液热交换器8L，通过与在气体侧的气液热交换器8G中流动的低温低压的气体制冷剂进行热交换而进一步放热，且制冷剂自身的温度进一步连续降低(参照图2、图3中的点L)。流出上述液体侧气液热交换器8L的制冷剂通过膨胀机构5减压(参照图2、图3中的点M)，流入利用侧热交换器6。利用侧热交换器6中，在压力固定的情况下，通过与外部的空气和水进行热交换，制冷剂一边在潜热变化中消耗从外部夺取的热一边进行蒸发，从而使制冷剂的干燥度增大(参照图2、图3中的点P)。在气体侧的气液热交换器8G中，从利用侧热交换器6流出的制冷剂在压力固定的情况下，这次利用通过与流过液体侧气液热交换器8L的高温高压与制冷剂的热交换而夺取的热继续一边潜热变化一边蒸发，从而超过在此压力下的干饱和蒸汽曲线而处于过热状态。接着，上述过热状态的制冷剂经由吸入管2a被吸入到压缩机构2(图2、图3中的点A)。在气液利用连接状态下，反复进行这样的制冷剂循环。

(气液非利用连接状态)

在气液非利用连接状态下，控制部99对气液三通阀8C的连接状态进行控制以使其处于将连接配管72与气液旁路配管8B连接的状态，从而不进行气液热交换器8的热交换。

另外，由于在气液非利用连接状态下，图4、图5中的点A’、点B’、点C’、点D’与气液利用连接状态下的点相同，因此省略其说明。

在此，流出热源侧热交换器4的制冷剂不流入液体侧的气液热交换器8L，而是在气液旁路配管8B中流动并在膨胀机构5中减压(参照图4、图5中的点K’、点L’)。接着，在膨胀机构5中减压，并流入利用侧热交换器6(参照图4、图5中的点M’)。利用侧热交换器6中，在压力固定的情况下，通过与外部的空气和水进行热交换，制冷剂一边在潜热变化中消耗从外部夺取的热一边进行蒸发，从而超过上述压力下的干饱和蒸汽曲线而处于过热状态。接着，上述过热状态的制冷剂经由吸入管2a被吸入到压缩机构2(参照图2、图3中的点P’、点A’)。在气液非利用连接状态下，反复进行这样的制冷剂循环。

(目标能力输出控制)

在这样的制冷循环中，控制部99进行以下这样的目标能力输出控制。

首先，控制部99基于使用者通过未图示的控制器等输入的设定温度的输入值和由热源侧温度传感器4T检测出的配置有热源侧热交换器4的空间的气温等来计算出在设有热源侧热交换器4的空间中所需的放出热量。此外，控制部99基于上述所需的放出热量，针对压缩机构2的喷出制冷剂压力计算出目标喷出压力。

另外，在此以目标喷出压力的情形为例对目标能力输出控制中的目标值进行了说明，但除了上述目标喷出压力以外，例如还能分别确定喷出制冷剂压力和喷出制冷剂温度的目标值以使喷出制冷剂压力乘以喷出制冷剂温度的值处在规定范围内。这是因为，在负载发生变化的情形下，由于当吸入制冷剂的过热度较高时喷出制冷剂的密度变低，因此有的时候即使能维持从高级侧的压缩元件2d喷出的喷出制冷剂的温度，也无法确保在热源侧热交换器4中所要求的放出热量。

接着，控制部99基于利用侧温度传感器6T所检测出的温度来确定目标蒸发温度和目标蒸发压力(临界压力以下的压力)。上述目标蒸发压力的设定根据利用侧温度传感器6T所检测出的温度的每次变化来进行。

此外，控制部99基于上述目标蒸发温度的值来进行过热度控制，以使得压缩机构2所吸入的制冷剂的过热度为目标值x(过热度目标值)。

此外，控制部在压缩工序中一边进行维持这样确定的过热度下的熵值的等熵变化，一边对压缩机构2的运转容量进行控制以使制冷剂的温度一直上升目标喷出压力。在此，利用转速控制对压缩机构2的运转容量进行控制。另外，压缩机构2的喷出压力被控制成超过临界压力的压力。

在此，在热源侧热交换器4内进行的放热工序中，由于制冷剂处于超临界状态，因此制冷剂被维持在目标喷出压力下而进行等压变化，同时制冷剂的温度连续降低。此外，在热源侧热交换器4中流动的制冷剂被冷却到作为加热对象而供应来的水和空气的温度以上且与上述作为加热对象而供应来的水和空气的温度接近的值y。在此，通过对由未图示的加热对象的供应装置(供应水的情况下为泵、供应空气的情况下为风扇等)供应的供应量进行控制来确定y的值。

而且，在此，由于设有气液热交换器8，因此，在上述气液利用连接状态下，制冷剂被维持在目标喷出压力下而进行等压变化，同时制冷剂的温度进一步连续降低。藉此，由于能使制冷循环中的制冷能力提高，因此能使性能系数进一步提高。此外，在上述气液非利用连接状态下，由于不进行气液热交换器8中的热交换，因此能防止压缩机构2的吸入制冷剂的过热度变得过高，藉此，即使将压缩机构2的喷出制冷剂控制在目标喷出压力下，也能防止喷出制冷剂温度过度上升，并能提高压缩机构2的可靠性。

另外，这样在热源侧热交换器4(以及气液热交换器8)中经过冷却的制冷剂被膨胀机构5减压到处于目标蒸发压力(临界压力以下的压力)，并流入利用侧热交换器6。

在利用侧热交换器6中流动的制冷剂通过吸收来自作为加热源而供应来的水和空气中的热，而在维持目标蒸发温度和目标蒸发压力的情况下一边进行等温等压变化一边使制冷剂的干燥度提高。此外，控制部99对由未图示的加热源的供应装置(供应水的情况下为泵、供应空气的情况下为风扇等)供应的供应量进行控制以使得过热度处于过热度目标值。

当这样进行控制时，控制部99计算出x的值和y的值以使制冷循环中的性能系数(COP)最高，并进行上述目标能力输出控制。在此，控制部99在进行性能系数处于最好时的x的值和y的值的计算中，基于作为工作制冷剂的二氧化碳的物性(莫里尔图等)来进行计算。

另外，预先确定能一定程度良好地维持性能系数的条件，只要在上述条件内，也可以求出使压缩功(日文：压缩仕事)为进一步小的值的x的值和y的值。此外，也可以以将压缩功限制在规定值以下为前提条件，求出满足上述前提条件的情况下性能系数最好的x的值和y的值。

(气液热交换器的切换控制)

此外，控制部99一边进行上述目标能力输出控制，一边进行气液热交换器的切换控制，在上述气液热交换器的切换控制中，切换上述气液利用连接状态与气液非利用连接状态。

在上述气液热交换器的切换控制中，控制部99根据利用侧温度传感器6T的检测温度来切换气液三通阀8C的连接状态。

在上述目标能力输出控制中，基于利用侧温度传感器6T所检测出的温度来确定目标蒸发温度，但若利用侧温度传感器6T的检测温度较低而较低地设定目标蒸发温度，则在不改变压缩机构2的目标喷出压力的控制条件下(在需要确保热源侧热交换器4中所要求的放出热量的条件下)，喷出制冷剂温度会上升。若像这样喷出制冷剂温度过度上升，则会影响压缩机构2的可靠性。因此，在此，控制部99进行将气液三通阀8C的连接状态切换成气液非利用连接状态的控制。藉此，即使利用侧温度传感器6T的检测温度较低而较低地设定目标蒸发温度，也能对压缩机构2所吸入的制冷剂的过热度的上升程度进行抑制来抑制喷出制冷剂温度的上升，并能维持所要求的放热量。

相反，在上述目标能力输出控制中，基于利用侧温度传感器6T所检测出的温度来确定目标蒸发温度，但若利用侧温度传感器6T的检测温度较高而较高地设定目标蒸发温度，则在不改变压缩机构2的目标喷出压力的控制条件下(在需要确保热源侧热交换器4中所要求的放出热量的条件下)，喷出制冷剂温度会降低。此时，会有无法对热源侧热交换器4供应具有其所需要的放出热量的状态的制冷剂的情形。在这种情况下，控制部99将气液三通阀8C的连接状态切换成气液利用连接状态，使压缩机构2的吸入制冷剂的过热度上升，从而能确保在热源侧热交换器4中所需要的放出热量。此外，即使能如上所述供应所需要的放出热量，也会有可改善性能系数的情形。在这种情况下，控制部99通过将气液三通阀8C的连接状态切换成气液利用连接状态来降低膨胀机构5的吸入制冷剂的比焓以提高制冷循环的制冷能力，从而不仅能确保所要求的放热热量还能提高性能系数。另外，由于能确保压缩机构2的吸入制冷剂具有适当的过热度，因此能防止在压缩机构2中产生液体压缩的可能性。

<1-3>变形例1

在上述实施方式中，以控制部99基于利用侧温度传感器6T的检测温度(基于确定的目标蒸发温度)来切换气液三通阀8C的连接状态的情形为例进行了说明。

然而，本发明不限于此，例如，也可以如图4所示采用具有对压缩机构2的喷出制冷剂温度进行检测的喷出制冷剂温度传感器2T来代替利用侧温度传感器6T的制冷剂回路10A。

在上述喷出制冷剂温度传感器2T中，上述利用侧温度传感器6T的检测温度变高的情形对应于喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度变低的情形，而上述利用侧温度传感器6T的检测温度变低的情形对应于喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度变高的情形。即、当喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度过高时，由于无法维持压缩机构2的可靠性，因此控制部99将气液三通阀8C的连接状态切换成气液非利用连接状态以防止压缩机构2的吸入制冷剂的过热度变大。此外，当喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度变低时，由于无法供应热源侧热交换器4所要求的放出热量，因此控制部99将气液三通阀8C的连接状态切换成气液利用连接状态以使压缩机构2的吸入制冷剂的过热度上升、确保能力。此外，当压缩机构2的吸入制冷剂的温度较低且即使提高过热度压缩机构2的喷出制冷剂温度也并不过度上升的情况下，控制部99将气液三通阀8C的连接状态切换成气液利用连接状态以降低送到膨胀机构5的制冷剂的比焓，通过提高制冷循环的制冷能力来提高性能系数。

<1-4>变形例2

在上述实施方式中，以热源侧热交换器4起到散热器的作用的情形为例进行了说明。

然而，本发明不限于此，例如，也可以如图5所示采用还包括热源侧热交换器4的制冷剂回路10B，以便还能使热源侧热交换器4起到蒸发器的作用。

<1-5>变形例3

在上述实施方式和变形例1、变形例2中，以切换气液三通阀8C的连接状态以在气液利用连接状态与气液非利用连接状态之间进行切换的情形为例进行了说明。

然而，本发明不限于此，例如，也可以通过调节气液三通阀8C的切换状态，来使制冷剂在气液旁路配管8B与气液热交换器8L两者中流动，并控制两个流路中的制冷剂流量比。

<1-6>变形例4

在上述实施方式和变形例1～变形例3中，以设有气液三通阀8C的制冷剂回路为例进行了说明。

然而，本发明不限于此，例如，也可以采用在连接配管73上设置开闭阀并在气液旁路配管8B上也设置开闭阀以代替气液三通阀8C的制冷剂回路。

<1-7>变形例5

在上述实施方式和变形例1～变形例4中，以只设有一个在两个阶段下进行压缩的压缩机构2的制冷剂回路为例进行了说明。

然而，本发明不限于此，例如，也可以采用将上述在两个阶段下进行压缩的压缩机构2彼此并联设置的制冷剂回路。

此外，还可以在制冷剂回路中使多个利用侧热交换器6彼此并联配置。此时，还可以采用将膨胀机构配置在各个利用侧热交换器之前以能控制对各利用侧热交换器6供应的制冷剂的量，将膨胀机构也彼此并联配置的制冷剂回路。

<2>第二实施方式

<2-1>空调装置的结构

在第二实施方式的空调装置201中，采用如下所述的制冷剂回路210，在该制冷剂回路210中，没有设置上述第一实施方式的空调装置1的气液热交换器8、气液三通阀8C等，而是具有节能回路9和节能热交换器20，并设有将从压缩机构2的低级侧的压缩元件2c喷出的制冷剂引导至高级侧的压缩元件2d的中间制冷剂管22。以下，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明。

节能回路9具有：在连接配管72与连接配管73c之间从分岔点X起分岔的分岔上游配管9a；使制冷剂减压的节能膨胀机构9e；将经节能膨胀机构9e减压后的制冷剂引导到节能热交换器20的分岔中游配管9b；以及将从节能热交换器20流出的制冷剂引导到中间制冷剂管22的合流点Y的分岔下游配管9c。

连接配管73c使制冷剂流经节能热交换器20而引导至连接配管75c。上述连接配管75c与膨胀机构5相连接。

其他结构与上述第一实施方式的空调装置1相同。

<2-2>空调装置的动作

接着，使用图6、图7以及图8对本实施方式的空调装置1的动作进行说明。

在此，图7是对制冷循环加以图示的压力-焓线图，图8是对制冷循环加以图示的温度-熵线图。

(节能利用状态)

在节能利用状态下，通过调节节能膨胀机构9e的开度来使制冷剂在节能回路9中流动。

在节能回路9中，从分岔点X朝分岔上游配管9a分岔流动的制冷剂在节能膨胀机构9e中被减压(参照图6、图7以及图8中的点R)，并经由分岔中游配管9b流入节能热交换器20。

此外，在节能热交换器20中，在连接配管73c和连接配管75c中流动的制冷剂(参照图6、图7以及图8中的点X→点Q)与经由分岔中游配管9b流入节能热交换器20的制冷剂(参照图6、图7以及图8中的点R→点Y)彼此进行热交换。

此时，在连接配管73c和连接配管75c中流动的制冷剂被经节能热交换器20减压而使制冷剂的温度降低的、并在分岔中游配管9b中流动的制冷剂冷却，从而比焓降低(参照图6、图7以及图8中的点X→点Q)。这样，送至膨胀机构5的制冷剂的过冷却度增大，制冷循环的制冷能力上升，且性能系数提高。此外，上述比焓下降的制冷剂流过膨胀机构5而被减压，流入利用侧热交换器6(参照图6、图7以及图8中的点Q→点M)。此外，在利用侧热交换器6中，制冷剂蒸发而被吸入压缩机构2(参照图6、图7以及图8中的点M→点A)。被吸入压缩机构2的制冷剂被低级侧压缩元件2c压缩，从而使压力随着温度上升而上升到中间压力的制冷剂处于在中间制冷剂管22中流动的状态。

此外，经由分岔中游配管9b流入节能热交换器20的制冷剂被在连接配管73c和连接配管75c中流动的制冷剂加热，从而使制冷剂的干燥度提高(参照图6、图7以及图8中的点R→点Y)。

这样，流经节能回路9的制冷剂(参照图6、图7以及图8中的点Y)在上述中间制冷剂管22的合流点Y处与在中间制冷剂管22中流动的制冷剂(参照图6、图7以及图8中的点B)合流，在维持中间压力的情况下制冷剂的温度降低，一边使来自低级侧的压缩元件2c的喷出制冷剂的过热度降低，一边被吸入高级侧的压缩元件2d(参照图6、图7以及图8中的点Y、点B以及点C)。藉此，由于高级侧的压缩元件2d的吸入制冷剂的制冷剂温度降低，因而能防止高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂温度过度升高。此外，由于高级侧的压缩元件2d的吸入制冷剂的温度降低使制冷剂密度上升，且经节能回路9注入的制冷剂使在热源侧热交换器4中循环的制冷剂的量增大，因此能大幅增大可供应至热源侧热交换器4的能力。

在节能利用状态下，反复进行这样的制冷剂循环。

(节能非利用状态)

在节能非利用状态下，使节能回路9中的节能膨胀机构9e处于全关状态。藉此，分岔中游配管9b中没有制冷剂流动，节能热交换器20处于不起作用的状态(参照图6、图7以及图8的点Q’、点M’以及点D’)。

藉此，由于在中间制冷剂管22中流动的制冷剂的冷却效果消失，因此高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂的温度上升。

(目标能力输出控制)

在这样的制冷循环中，控制部99进行以下这样的目标能力输出控制。

首先，控制部99基于使用者通过未图示的控制器等输入的设定温度的输入值和由热源侧温度传感器4T检测出的配置有热源侧热交换器4的空间的气温等来计算出在设有热源侧热交换器4的空间中所需的放出热量。此外，控制部99基于上述所需的放出热量，针对压缩机构2的喷出制冷剂压力计算出目标喷出压力。

另外，在此以目标喷出压力的情形为例对目标能力输出控制中的目标值进行了说明，但除了上述目标喷出压力以外，例如还能分别确定喷出制冷剂压力和喷出制冷剂温度的目标值以使喷出制冷剂压力乘以喷出制冷剂温度的值处在规定范围内。这是因为，在负载发生变化的情形下，由于当吸入制冷剂的过热度较高时喷出制冷剂的密度变低，因此有的时候即使能维持从高级侧的压缩元件2d喷出的喷出制冷剂温度，也无法确保在热源侧热交换器4中所要求的放出热量。

接着，控制部99基于利用侧温度传感器6T所检测出的温度来确定目标蒸发温度和目标蒸发压力(临界压力以下的压力)。上述目标蒸发压力的设定根据利用侧温度传感器6T所检测出的温度的每次变化来进行。

此外，控制部99基于上述目标蒸发温度的值来进行过热度控制，以使得压缩机构2所吸入的制冷剂的过热度为目标值x(过热度目标值)。

此外，控制部99在压缩工序中一边进行维持这样确定的过热度下的熵值的等熵变化，一边对压缩机构2的运转容量进行控制以使制冷剂的温度一直上升到目标喷出压力。在此，利用转速控制对压缩机构2的运转容量进行控制。另外，压缩机构2的喷出压力被控制成超过临界压力的压力。

在此，在热源侧热交换器4内进行的放热工序中，由于制冷剂处于超临界状态，因此制冷剂被维持在目标喷出压力下而进行等压变化，同时制冷剂的温度连续降低。此外，在热源侧热交换器4中流动的制冷剂被冷却到作为加热对象而供应来的水和空气的温度以上且与上述作为加热对象而供应来的水和空气的温度接近的值y。在此，通过对由未图示的加热对象的供应装置(供应水的情况下为泵、供应空气的情况下为风扇等)供应的供应量进行控制来确定y的值。

而且，在此，由于设有节能回路9，因此，在上述节能利用状态下，一边被维持在目标喷出压力下而进行等压变化一边从连接配管73c流入节能热交换器20的制冷剂的温度进一步连续降低，被送到连接配管75c。藉此，由于制冷循环中的制冷能力提高，因此性能系数进一步提高。此外，通过流经节能回路9的制冷剂的注入，在中间制冷剂管22中流动且被吸入高级侧的压缩元件2d的制冷剂的温度降低，从而能防止来自高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂的温度异常上升。此外，在上述节能非利用状态下，由于不进行在节能热交换器20中的热交换，因此不会使高级侧的压缩元件2d的吸入制冷剂的温度降低，并能确保在热源侧热交换器4中所要求的放出热量。

另外，这样在热源侧热交换器4(以及节能热交换器20)中经过冷却的制冷剂被膨胀机构5减压到处于目标蒸发压力(临界压力以下的压力)，并流入利用侧热交换器6。

在利用侧热交换器6中流动的制冷剂通过吸收来自作为加热源而供应来的水和空气中的热，而在维持目标蒸发温度和目标蒸发压力的情况下一边进行等温等压变化一边使制冷剂的干燥度提高。此外，控制部99对由未图示的加热源的供应装置(供应水的情况下为泵、供应空气的情况下为风扇等)供应的供应量进行控制以使得过热度处于过热度目标值。

当这样进行控制时，控制部99计算出x的值和y的值以使制冷循环中的性能系数(COP)最高，并进行上述目标能力输出控制。在此，控制部99在进行性能系数处于最好时的x的值和y的值的计算中，基于作为工作制冷剂的二氧化碳的物性(莫里尔图等)来进行计算。

另外，预先确定能一定程度良好地维持性能系数的条件，只要在上述条件内，也可以求出使压缩功为进一步小的值的x的值和y的值。此外，也可以以将压缩功限制在规定值以下为前提条件，求出满足上述前提条件的情况下性能系数最好的x的值和y的值。

(节能切换控制)

此外，控制部99一边进行上述目标能力输出控制，一边进行节能切换控制，在上述节能切换控制中，切换上述节能利用状态与节能非利用状态。

在上述节能切换控制中，控制部99根据利用侧温度传感器6T的检测温度来对节能膨胀机构9e的开度进行控制。

在上述目标能力输出控制中，基于利用侧温度传感器6T所检测出的温度来确定目标蒸发温度，但若利用侧温度传感器6T的检测温度较低而较低地设定目标蒸发温度，则在不改变压缩机构2的目标喷出压力的控制条件下(在需要确保热源侧热交换器4中所要求的放出热量的条件下)，喷出制冷剂温度会上升。若像这样喷出制冷剂温度过度上升，则会影响压缩机构2的可靠性。因此，在此，控制部99进行切换成节能利用状态的控制，在该控制中，通过打开节能膨胀机构9e来使制冷剂在节能回路9中流动，从而使节能热交换器20起作用。藉此，即使利用侧温度传感器6T的检测温度较低而较低地设定目标蒸发温度，也能对压缩机构2的高级侧的压缩元件2d所吸入的制冷剂温度的上升程度进行抑制来抑制喷出制冷剂温度的上升，并能维持所要求的放热量。

相反，在上述目标能力输出控制中，基于利用侧温度传感器6T所检测出的温度来确定目标蒸发温度，但若利用侧温度传感器6T的检测温度较高而较高地设定目标蒸发温度，则在不改变压缩机构2的目标喷出压力的控制条件下(在需要确保热源侧热交换器4中所要求的放出热量的条件下)，喷出制冷剂温度会降低。此时，会有无法对热源侧热交换器4供应具有其所需要的放出热量的状态的制冷剂的情形。在这种情况下，控制部99将节能膨胀机构9e切换成处于全关状态的节能非利用状态，使压缩机构2的高级侧的压缩元件2d所吸入的制冷剂的过热度不降低，从而能确保在热源侧热交换器4中所需要的放出热量。此外，即使能如上所述供应所需要的放出热量，也会有可改善性能系数的情形。在这种情况下，控制部99打开节能膨胀机构9e使其处于节能利用状态，通过使膨胀机构5的吸入制冷剂的比焓降低来提高制冷循环的制冷能力，从而能确保所需要的放出热量并能提高性能系数。

<2-3>变形例1

在上述实施方式中，以控制部99基于利用侧温度传感器6T的检测温度(基于确定的目标蒸发温度)来切换节能膨胀机构9e的开度的情形为例进行了说明。

然而，本发明不限于此，例如，也可以如图9所示采用具有对压缩机构2的喷出制冷剂温度进行检测的喷出制冷剂温度传感器2T来代替利用侧温度传感器6T的制冷剂回路210A。

在上述喷出制冷剂温度传感器2T中，上述利用侧温度传感器6T的检测温度变高的情形对应于喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度变低的情形，而上述利用侧温度传感器6T的检测温度变低的情形对应于喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度变高的情形。即、当喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度过高时，由于无法维持压缩机构2的可靠性，因此，控制部99增大节能膨胀机构9e的开度来切换成节能利用状态，从而降低压缩机构2的高级侧的压缩元件2d的吸入制冷剂的过热度来防止高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂温度变得过高。此外，当喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度变低时，由于无法供应热源侧热交换器4所要求的放出热量，因此控制部99使节能膨胀机构9e处于全关状态来切换成节能非利用状态，以在不降低压缩机构2的吸入制冷剂的过热度的前提下确保能力。此外，当压缩机构2的吸入制冷剂的温度较低且即使提高过热度压缩机构2的喷出制冷剂温度也并不过度上升的情况下，控制部99增大节能膨胀机构9e的开度来切换成节能利用状态，通过降低送到膨胀机构5的制冷剂的比焓来提高制冷循环的制冷能力，从而提高性能系数。

<2-4>变形例2

在上述实施方式中，以热源侧热交换器4起到散热器的作用的情形为例进行了说明。

然而，本发明不限于此，例如，也可以如图10所示采用还包括切换机构3的制冷剂回路210B，以便还能使热源侧热交换器4起到蒸发器的作用。

<2-5>变形例3

在上述实施方式和变形例1、变形例2中，以调节节能膨胀机构9e的开度来切换节能利用状态与节能非利用状态的情形为例进行了说明。

然而，本发明不限于此，例如，也可以通过调节节能膨胀机构9e的阀开度来控制在节能回路9以及在连接配管73c、75C中流动的制冷剂流量比。

<2-6>变形例4

在上述实施方式中，作为降低在中间制冷剂管22中流动的制冷剂的过热度的方法，以使制冷剂流经节能回路9在合流点Y处注入的情形为例进行了说明。

然而，本发明不限于此，例如，也可以如图11所示采用以在中间制冷剂管22中流动的制冷剂为对象、通过具有外部热源的中间冷却器7来使制冷剂冷却的制冷剂回路210C。

在此，中间制冷剂管22具有：从低级侧的压缩元件2c的喷出侧延伸到中间冷却器7的低级侧中间制冷剂管22a；以及从高级侧的压缩元件2d的吸入侧延伸到中间冷却器7的高级侧中间制冷剂管22b。在此，进行从节能回路9向中间制冷剂管22的注入的合流点Y被设于高级侧中间制冷剂管22b，在流过中间冷却器7之后进行流经节能回路9的注入。此外，还设有：不经由中间冷却器7而对低级侧中间制冷剂管22a与高级侧中间制冷剂管22b进行连接的中间冷却旁路回路7B；以及设于上述中间冷却旁路回路7B的途中以进行开闭的中间冷却旁路开闭阀7C。通过打开上述中间冷却旁路开闭阀7C，使朝向中间冷却器7的制冷剂流动的阻力处于比在中间冷却旁路回路7B中流动的制冷剂的阻力大的状态，制冷剂主要在中间冷却旁路回路7B中流动，能降低中间冷却器7的作用。另外，还设有：对流过中间冷却器7的制冷剂的温度进行检测的中间冷却制冷剂温度传感器22T；以及对流过中间冷却器7的外部冷却介质(水和空气)的温度进行检测的中间冷却外部介质温度传感器7T，控制部99基于这些温度传感器的检测值等来控制中间冷却旁路开闭阀7C开闭。

在此，图12是对制冷循环加以图示的压力-焓线图，图13是对制冷循环加以图示的温度-熵线图。

在此，调节节能膨胀机构9e的开度来切换成节能利用状态，通过将中间冷却旁路开闭阀7C全关，在利用中间冷却器7的状态下，执行经过图12、图13中的点C和点D的制冷循环，高级侧的压缩元件2d的吸入制冷剂的制冷剂密度上升，压缩效率提高。

此外，调节节能膨胀机构9e的开度来切换成节能利用状态，通过使中间冷却旁路开闭阀7C处于全开状态，在降低中间冷却器7的作用的状态下，执行经过图12、图13中的点C”和点D”的制冷循环，即使负载改变，也能将压缩效率维持在一定程度，并能确保在热源侧热交换器4中所要求的放出热量。

此外，使节能膨胀机构9e全关来切换成节能非利用状态，通过将中间冷却旁路开闭阀7C全开，在降低中间冷却器7的作用的状态下，执行经过图12、图13中的点C’和点D’的制冷循环，即使负载改变，通过使高级侧的压缩元件2d的喷出温度上升，就能确保在热源侧热交换器4中所要求的放出热量。

另外，在此省略了使节能膨胀机构9e处于全关状态来切换成节能非利用状态、通过使中间冷却旁路开闭阀7C处于全关状态来利用中间冷却器7的状态，但其与经过上述图12、图13中的点C”和点D”的制冷循环相近。

这样，控制部99基于利用侧温度传感器6T、中间冷却制冷剂温度传感器22T以及中间冷却外部制冷剂温度传感器7T的检测值，在确保热源侧热交换器4中所要求的放出热量的前提下，进行节能膨胀机构9e以及中间冷却旁路开闭阀7C的控制以使性能系数处于最好。

<2-7>变形例5

在上述实施方式和变形例1～变形例4中，以只设有一个在两个阶段下进行压缩的压缩机构2的制冷剂回路为例进行了说明。

然而，本发明不限于此，例如，也可以采用将上述在两个阶段下进行压缩的压缩机构2彼此并联设置的制冷剂回路。

此外，还可以在制冷剂回路中使多个利用侧热交换器6彼此并联配置。此时，还可以采用将膨胀机构配置在各个利用侧热交换器之前以能控制对各利用侧热交换器6供应的制冷剂的量，将膨胀机构也彼此并联配置的制冷剂回路。

<3>第三实施方式

<3-1>空调装置的结构

在第三实施方式的空调装置301中，如图14所示，采用同时设有上述第一实施方式的空调装置1的气液热交换器8和第二实施方式的节能回路9两者的制冷剂回路310。以下，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明。

在此，在连接配管72上设有切换三通阀28C。上述切换三通阀28C能在与连接配管73g相连接的节能状态、与连接配管73相连接的气液状态、以及既不利用节能回路9e也不利用气液热交换器8的两功能非利用状态之间切换。

在上述连接配管73上连接有气液热交换器8的液体侧气液热交换器8L。流过上述液体侧气液热交换器8L的制冷剂经由连接配管74延伸到连接配管76的合流点L。在上述连接配管74上设有使制冷剂在途中减压的膨胀机构95e。

此外，连接配管73g在分岔点X处朝连接配管74g侧和分岔上游配管9a侧分岔。对于上述节能回路9本身而言，与上述实施方式相同。此外，连接配管74g经过节能热交换器20而与连接配管75g相连接。连接配管75g与膨胀机构5相连接。膨胀机构5经由连接配管76与利用侧热交换器6相连接。

其他结构与上述第一实施方式的空调装置1和第二实施方式的空调装置201所说明的内容相同。

<3-2>空调装置的动作

接着，使用图14、图15以及图16对本实施方式的空调装置1的动作进行说明。

在此，图15是对制冷循环加以图示的压力-焓线图，图16是对制冷循环加以图示的温度-熵线图。

另外，节能状态下的点Q的比焓和气液状态下的点T的比焓中的哪个会因膨胀机构5或膨胀机构95e的开度控制而成为较大的值是变化的，因此，上述点Q的比焓和上述点T的比焓不限定于在图15、图16中所示的例子。

(节能状态)

在节能状态下，控制部99对切换三通阀28C的连接状态进行切换以使制冷剂不在连接配管73中流动而在连接配管73g中流动，增大节能膨胀机构9e的开度，以使制冷剂在节能回路9中流动的形态进行制冷循环。在此，如图14、图15以及图16中的点A、点B、点C、点D、点K、点X、点R、点Y、点Q、点L、点P所示，进行与上述第二实施方式中的节能利用状态相同的制冷循环。

在此，能通过节能热交换器20中的热交换来降低流过连接配管75g并流入膨胀机构5的制冷剂的比焓，并能使制冷循环的制冷能力提高以使性能系数成为良好的值。而且，利用流经节能回路9而在中间制冷剂管22的合流点Y处合流的制冷剂，能减小压缩机构2的高级侧的压缩元件2d的吸入制冷剂的过热度，并能增加压缩元件2d的吸入制冷剂的密度来提高压缩效率，并且能防止喷出制冷剂温度的异常上升。此外，在这时，由于经由节能回路9而被注入中间制冷剂管22，因而能使被供应到热源侧热交换器4的制冷剂的量增大，并能使被供应的热量增大。

(气液状态)

在气液状态下，控制部99对切换三通阀28C的连接状态进行切换以使制冷剂不在连接配管73g中流动而在连接配管73中流动，从而进行使气液热交换器8起作用的制冷循环。在此，如图14、图15以及图16中的点A、点B、点C’、点D’、点K、点T、点L’、点P’所示，进行与上述第一实施方式中的气液利用连接状态相同的制冷循环。

在此，由于能降低流入膨胀机构95e的制冷剂的比焓，因此不仅能使制冷循环中的制冷能力提高来使性能系数成为良好的值，还能确保压缩机构2的低级侧的压缩元件2c的吸入制冷剂的过热度以防止液体压缩，并且能提高喷出温度以确保在热源侧热交换器4中所要求的热量。

(两功能非利用状态)

在两功能非利用状态下，控制部99对切换三通阀28C的连接状态进行切换以使制冷剂不在连接配管73中流动而在连接配管73g中流动，使节能膨胀机构9e处于全关状态，以既不利用节能回路9也不利用气液热交换器8的形态进行制冷循环。在此，进行如图14、图15以及图16中的点A、点B、点C、点D”、点K、点X、点Q”、点L”、点P所示的单纯的制冷循环。

在此，由于能提高从压缩机构2的高级侧的压缩机构2d喷出的制冷剂的温度，因此，即使在热源侧热交换器4中所需的放出热量增大的情况下，也能供应所要求的热量。

(目标能力输出控制)

在这样的制冷循环中，控制部99进行以下这样的目标能力输出控制。

首先，控制部99基于使用者通过未图示的控制器等输入的设定温度的输入值和由热源侧温度传感器4T检测出的配置有热源侧热交换器4的空间的气温等来计算出在设有热源侧热交换器4的空间中所需的放出热量。此外，控制部99基于上述所需的放出热量，针对压缩机构2的喷出制冷剂压力计算出目标喷出压力。

另外，在此以目标喷出压力的情形为例对目标能力输出控制中的目标值进行了说明，但除了上述目标喷出压力以外，例如还能分别确定喷出制冷剂压力和喷出制冷剂温度的目标值以使喷出制冷剂压力乘以喷出制冷剂温度的值处在规定范围内。这是因为，在负载发生变化的情形下，由于当吸入制冷剂的过热度较高时喷出制冷剂的密度变低，因此有的时候即使能维持从高级侧的压缩元件2d喷出的喷出制冷剂的温度，也无法确保在热源侧热交换器4中所要求的放出热量。

接着，控制部99基于利用侧温度传感器6T所检测出的温度来确定目标蒸发温度和目标蒸发压力(临界压力以下的压力)。上述目标蒸发压力的设定根据利用侧温度传感器6T所检测出的温度的每次变化来进行。

此外，控制部99基于上述目标蒸发温度的值来进行过热度控制，以使得压缩机构2所吸入的制冷剂的过热度为目标值x(过热度目标值)。

此外，控制部99在压缩工序中一边进行维持这样确定的过热度下的熵值的等熵变化，一边对压缩机构2的运转容量进行控制以使制冷剂的温度一直上升到目标喷出压力。在此，利用转速控制对压缩机构2的运转容量进行控制。另外，压缩机构2的喷出压力被控制成超过临界压力的压力。

在此，在热源侧热交换器4内进行的放热工序中，由于制冷剂处于超临界状态，因此制冷剂被维持在目标喷出压力下进行等压变化，同时制冷剂的温度连续降低。此外，在热源侧热交换器4中流动的制冷剂被冷却到作为加热对象而供应来的水和空气的温度以上且与上述作为加热对象而供应来的水和空气的温度接近的值y。在此，通过对由未图示的加热对象的供应装置(供应水的情况下为泵、供应空气的情况下为风扇等)供应的供应量进行控制来确定y的值。

另外，在此，当被控制成节能状态时，一边被维持在目标喷出压力下进行等压变化一边从连接配管73g流入节能热交换器20的制冷剂的温度进一步连续降低，并被送到连接配管75g。藉此，由于制冷循环中的制冷能力提高，因此性能系数进一步提高。此外，通过流经节能回路9的制冷剂的注入，在中间制冷剂管22中流动且被吸入高级侧的压缩元件2d的制冷剂的温度降低，从而能防止来自高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂的温度异常上升。此外，在上述节能状态下，与上述第一实施方式中的气液非利用连接状态一样，由于不进行气液热交换器8中的热交换，因此能防止压缩机构2的吸入制冷剂的过热度变得过高，藉此，即使将压缩机构2的喷出制冷剂控制在目标喷出压力下，也能防止喷出制冷剂温度过度上升，并能提高压缩机构2的可靠性。

而且，在此，当被控制成气液状态时，一边维持目标喷出压力以进行等压变化，一边使制冷剂的温度进一步连续降低。藉此，由于制冷循环中的制冷能力提高，因此性能系数进一步提高。此外，在上述气液状态下，与上述第二实施方式中的节能非利用状态一样，由于不进行在节能热交换器20中的热交换，因此不会使高级侧的压缩元件2d的吸入制冷剂的温度降低，并能确保在热源侧热交换器4中所要求的放出热量。

另外，这样在热源侧热交换器4(以及气液热交换器8)中经过冷却的制冷剂在节能状态下被膨胀机构5、在气液状态下被膨胀机构95减压到处于目标蒸发压力(临界压力以下的压力)，并流入利用侧热交换器6。

在利用侧热交换器6中流动的制冷剂通过吸收来自作为加热源而供应来的水和空气中的热，而在维持目标蒸发温度和目标蒸发压力的情况下一边进行等温等压变化一边使制冷剂的干燥度提高。此外，控制部99对由未图示的加热源的供应装置(供应水的情况下为泵、供应空气的情况下为风扇等)供应的供应量进行控制以使得过热度处于过热度目标值。

当这样进行控制时，控制部99计算出x的值和y的值以在节能状态下和气液状态下分别使制冷循环中的性能系数(COP)最高，并进行上述目标能力输出控制。在此，控制部99在进行性能系数处于最好时的x的值和y的值的计算中，基于作为工作制冷剂的二氧化碳的物性(莫里尔图等)来进行计算。

另外，预先确定能一定程度良好地维持性能系数的条件，只要在上述条件内，也可以求出使压缩功为进一步小的值的x的值和y的值。此外，也可以以将压缩功限制在规定值以下为前提条件，求出满足上述前提条件的情况下性能系数最好的x的值和y的值。

当这样进行控制时，控制部99计算出x的值和y的值以使制冷循环中的性能系数(COP)最高，并进行上述目标能力输出控制。在此，控制部99在进行性能系数处于最好时的x的值和y的值的计算中，基于作为工作制冷剂的二氧化碳的物性(莫里尔图等)来进行计算。

另外，预先确定能一定程度良好地维持性能系数的条件，只要在上述条件内，也可以求出使压缩功为进一步小的值的x的值和y的值。此外，也可以以将压缩功限制在规定值以下为前提条件，求出满足上述前提条件的情况下性能系数最好的x的值和y的值。

(节能状态、气液状态、两功能非利用状态的切换控制)

控制部99以使压缩机构2的喷出制冷剂温度处于没有异常上升的范围为最优先、以能供应在热源侧热交换器4中所需的放出热量为第二位的优先事项、以使运转效率良好(可由提高性能系数与提高压缩效率的平衡适当确定)为第三位的优先事项的顺序进行切换上述状态的控制。

即、当热源侧热交换器4中的放出热量不足的情况下，进行如下控制：只要喷出温度在没有异常上升的范围内就控制成气液状态，若需要避免喷出温度异常上升则控制成两功能非利用状态。此外，当热源侧热交换器4中的放出热量足够的情况下，进行如下控制：切换成节能状态，控制节能膨胀机构9e的开度，在能供应热源侧热交换器4中所要求的热量的限度内增大阀的开度，通过提高制冷循环的制冷能力来使性能系数为良好的值，并通过增加能对热源侧热交换器4供应的制冷剂的量来增大供应热量。

另外，控制部99基于热源侧温度传感器4T的检测温度和设定温度来求出在此的放出热量。此外，控制部99基于利用侧温度传感器6T的检测温度(与之对应确定的蒸发温度)来求出喷出温度是否异常上升。

<3-3>变形例1

在上述实施方式中，以控制部99进行切换节能状态、气液状态以及两功能非利用状态的控制的情形为例进行了说明。

然而，本发明不限于此，例如，也可以采用在利用节能回路9的同时还利用气液热交换器8的并用状态。

在此，例如，控制部99不是简单地在三通阀28C的连接状态间相互切换，而使制冷剂在节能回路9和气液热交换器8L这两者中同时流动的情况下对在节能回路9侧流动的制冷剂的流量与气液热交换器8L中的流量之间的比率进行控制，从而能在压缩机构2的喷出制冷剂温度不处于没有异常上升的范围(使制冷机油性能变差的范围)、喷出压力处于与压缩机构2的耐压强度相对应的规定压力以下、且能供应在热源侧热交换器4中所需的放出热量的前提条件下，能使运转效率良好(可由提高性能系数与提高压缩效率之间的平衡来适当确定)。另外，作为在此可进行比率调节的结构，不限定于切换三通阀28C，例如，也可以在气液热交换器8L之前设置膨胀机构以进行流量比控制。

在此，控制部99对节能回路9侧的流量与气液热交换器8侧的流量之间的比率进行控制，从而计算出在基于利用侧温度传感器6T的检测温度来确定目标蒸发温度时压缩机构2的喷出制冷剂温度处于没有异常上升的范围(来自高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂的温度在规定温度以下等条件下)且能确保在热源侧热交换器4中所需的放出热量的热量。

此外，控制部99例如首先假定节能回路9的流量为零，在目标蒸发温度下能防止喷出制冷剂温度异常上升，喷出压力为与压缩机构2的耐压强度相对应的规定压力以下，计算出确保放出热量所需的气液热交换器8L的流量。接着，控制部99一边减少上述所计算出的气液热交换器8L侧的流量，一边假定所减少流量程度的制冷剂在节能回路9中流动，在考虑了伴随气液热交换器8的流量减少而使比焓增大所引起的制冷能力的降低程度、伴随节能回路9的流量增加而使比焓降低所引起的制冷能力的增加程度、因节能回路9的流量增大而在为确保放出热量时使高压上升所引起的压缩机构的压缩比的增大程度、以及因节能回路9的流量增大而使被供应到热源侧热交换器4的制冷剂密度上升所伴随而来的供应热量的增大程度之后，控制流量比，以使压缩机构2的低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d的各自的压缩比处于规定范围内且使性能系数处于规定范围内。

例如，也可以在由控制部99进行的流量比控制中，作为使压缩功最小的中间压力而计算出使低级侧的压缩元件2c的压缩比与高级侧的压缩元件2d的压缩比相等这样的中间压力，并控制节能膨胀机构9e以使在节能膨胀机构9e中所减压的程度为上述中间压力(以及相对于上述中间压力处在一定范围内的压力)，之后调节切换三通阀28C的流量比以使性能系数良好。

<3-4>变形例2

在上述实施方式中，以控制部99基于利用侧温度传感器6T的检测温度(基于确定的目标蒸发温度)来对切换三通阀28C和节能膨胀机构9e的开度进行切换的情形为例进行了说明。

然而，本发明不限于此，例如，也可以如图17所示采用具有对压缩机构2的喷出制冷剂温度进行检测的喷出制冷剂温度传感器2T来代替利用侧温度传感器6T的制冷剂回路310A。

在上述喷出制冷剂温度传感器2T中，上述利用侧温度传感器6T的检测温度变高的情形对应于喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度变低的情形，而上述利用侧温度传感器6T的检测温度变低的情形对应于喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度变高的情形。

<3-5>变形例3

在上述实施方式中，以热源侧热交换器4起到散热器的作用的情形为例进行了说明。

然而，本发明不限于此，例如，也可以如图18所示采用还包括切换机构3的制冷剂回路310B，以便还能使热源侧热交换器4起到蒸发器的作用。

<3-6>变形例4

在上述实施方式和变形例1～变形例3中，以对切换三通阀28C的连接状态进行切换以在气液状态、节能状态以及两功能非利用状态之间进行切换的情形为例进行了说明。

然而，本发明不限于此，例如，也可以采用在连接配管73g上设置开闭阀并在连接配管73上也设置开闭阀以代替切换三通阀28C的制冷剂回路。

<3-7>变形例5

在上述实施方式中，以设有膨胀机构5和膨胀机构95e两者的制冷剂回路310为例进行了说明。

然而，本发明不限于此，例如，也可以如图19所示采用具有在节能状态下进行控制时和在气液状态下进行控制时在任意一种控制中都可以并用的并用膨胀机构305C的制冷剂回路310C。

此时，与上述实施方式3中的制冷剂回路310相比，能使膨胀机构的数量减少。

<3-8>变形例6

在上述实施方式中，以朝节能回路9分岔的分岔点X被气液热交换器8绕过的制冷剂回路310为例进行了说明。

然而，本发明不限于此，例如，还可以如图20所示采用在从将制冷剂送向气液热交换器8的切换三通阀28C延伸的连接配管73h与从将制冷剂送至节能回路9的分岔点X延伸的连接配管73i之间的合流点V处使流过气液热交换器8L的回流制冷剂合流的制冷剂回路310D。

<3-9>变形例7

而且，还可以如图21所示采用具有使上述制冷剂回路310D中的膨胀机构5和膨胀机构95e共用的膨胀机构305E的制冷剂回路310E。

<3-10>变形例8

此外，还可以如图22所示采用将切换三通阀28C配置在连接配管75h与从膨胀机构5延伸的连接配管75i之间，并在连接膨胀机构5与利用侧热交换器6的连接配管76的合流点V处使流过气液热交换器8L的回流制冷剂合流的制冷剂回路310F。

此时，由于流过气体侧气液热交换器8G的制冷剂的温度必定比被节能膨胀机构9e减压的制冷剂的温度低，因此，通过使制冷剂在节能热交换器20中经过冷却之后流过液体侧的气液热交换器8L，从而能提高减压前的制冷剂的冷却效率，并能进一步降低比焓。藉此，制冷循环中的制冷能力提高，性能系数变得良好。

<3-11>变形例9

而且，还可以如图23所示采用具有使上述制冷剂回路310F中的膨胀机构5和膨胀机构95e共用的膨胀机构305F的制冷剂回路310E。

<3-12>变形例10

此外，还可以如图24所示采用在中间制冷剂管22中设置中间冷却器7以及用于使上述中间冷却器7支路化的中间冷却旁路回路7B和中间冷却旁路开闭阀7C、并设置用于使液体侧的气液热交换器8L支路化的气液旁路配管8B和气液三通阀8C的制冷剂回路301H。

在此，不仅能得到由节能回路9引起的中间制冷剂管22的制冷剂温度的降低效果，还能得到由中间冷却器7引起的降低效果。

此外，还可以通过一边使制冷剂执行节能热交换器20中的热交换，一边同时流过液体侧的气液热交换器8L并流过气液旁路配管8B，从而能存在没有进行过气液热交换器8中的热交换的制冷剂。

<3-13>变形例11

在上述实施方式和变形例1～变形例10中，以只设有一个在两个阶段下进行压缩的压缩机构2的制冷剂回路为例进行了说明。

然而，本发明不限于此，例如，也可以采用将上述在两个阶段下进行压缩的压缩机构2彼此并联设置的制冷剂回路。

此外，还可以在制冷剂回路中使多个利用侧热交换器6彼此并联配置。此时，还可以采用将膨胀机构配置在各个利用侧热交换器之前以能控制对各利用侧热交换器6供应的制冷剂的量，将膨胀机构也彼此并联配置的制冷剂回路。

<4>其他实施方式

以上，根据附图对本发明的实施方式及其变形例进行了说明，但具体结构并不限定于这些实施方式及其变形例，可在不脱离发明的要点的范围内进行改变。

例如，还能将本发明应用于设有二次热交换器的所谓的冷水机组型空调装置中，其中，在上述二次热交换器中，使用上述实施方式及其变形例中与在利用侧热交换器6中流动的制冷剂进行热交换的、作为加热源或冷却源的水或盐水(brine)，并且使在利用侧热交换器6中经过热交换后的水或盐水与室内空气进行热交换。

此外，即使在专用于制冷的空调装置等这样的与上述冷水机组型空调装置不同型式的制冷装置中，也可应用本发明。

此外，作为在超临界区工作的制冷剂，不限定于二氧化碳，也可以使用乙烯、乙烷或氮氧化物等。

工业上的可利用性

本发明的制冷装置使用在包含超临界状态的过程在内的状态下工作的制冷剂，即使是在负载发生变化的情况下也能维持设备的可靠性并能提高性能系数，因此，在应用于包括多级压缩式的压缩元件的、并使用在包含超临界状态的过程在内的状态下工作的制冷剂作为工作制冷剂的制冷装置的情形下特别有用。

(符号说明)

1空调装置(制冷装置)

2压缩机构

3切换机构

4热源侧热交换器

5膨胀机构

6利用侧热交换器

7中间冷却器

8气液热交换器

20节能热交换器(日文：エコノマイザ熱交換器)

22中间制冷剂管

99控制部

X分岔点

Y合流点

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007-232263号公报

Claims (10)

1.一种制冷装置(1)，其中，工作制冷剂在制冷循环的至少一部分中处于超临界状态，其特征在于，包括：

膨胀机构(5)，该膨胀机构(5)使制冷剂减压；

蒸发器(6)，该蒸发器(6)与所述膨胀机构相连接，并使制冷剂蒸发；

二级压缩元件(2)，该二级压缩元件(2)具有第一压缩元件(2c)和第二压缩元件(2d)，其中，所述第一压缩元件(2c)将制冷剂吸入并在对其压缩后将其喷出，所述第二压缩元件(2d)将从所述第一压缩元件喷出的制冷剂吸入并在对其进一步压缩后将其喷出；

散热器(4)，该散热器(4)与所述第二压缩元件的喷出侧相连接；

第一制冷剂配管(72、73、74、75)，该第一制冷剂配管(72、73、74、75)将所述散热器与所述膨胀机构连接；

第二制冷剂配管(77、2a)，该第二制冷剂配管(77、2a)将所述蒸发器与所述第一压缩元件的吸入侧连接；

第一热交换器(8、8L、8G)，该第一热交换器(8、8L、8G)使所述第一制冷剂配管(72、73、74、75)中流动的制冷剂与所述第二制冷剂配管(77、2a)中流动的制冷剂彼此进行热交换；

第一热交换旁路配管(8B)，该第一热交换旁路配管(8B)将所述第一制冷剂配管(72、73、74、75)中的途经所述第一热交换器(8L)的部分的一端侧与另一端侧连接；以及

热交换器切换机构(8C)，该热交换器切换机构(8C)可对制冷剂在所述第一制冷剂配管中的途经所述第一热交换器(8L)的部分(73、74)流动的状态与制冷剂在所述第一热交换旁路配管(8B)中流动的状态进行切换。

2.如权利要求1所述的制冷装置(1)，其特征在于，还包括：

温度检测部(6T、2T)，该温度检测部(6T、2T)对所述蒸发器周边的空气温度和所述第一压缩元件及第二压缩元件中至少任意一个压缩元件的喷出制冷剂温度中的至少任意一个温度进行检测；以及

控制部(99)，该控制部(99)在满足由所述温度检测部检测得到的值为空气温度时所述空气温度比规定高温空气温度高、而由所述温度检测部检测得到的值为制冷剂温度时所述制冷剂温度比规定低温制冷剂温度低这样的条件下，通过对所述热交换器切换机构进行控制来增大在所述第一制冷剂配管中的途经所述第一热交换器的部分中流动的制冷剂的量。

3.一种制冷装置(1)，其中，工作制冷剂在制冷循环的至少一部分中处于超临界状态，其特征在于，包括：

第一膨胀机构(5)和第二膨胀机构(9e)，该第一膨胀机构(5)和第二膨胀机构(9e)使制冷剂减压；

蒸发器(6)，该蒸发器(6)与所述第一膨胀机构(5)相连接，并使制冷剂蒸发；

二级压缩元件(2)，该二级压缩元件(2)具有第一压缩元件(2c)和第二压缩元件(2d)，其中，所述第一压缩元件(2c)将制冷剂吸入并在对其压缩后将其喷出，所述第二压缩元件(2d)将从所述第一压缩元件喷出的制冷剂吸入并在对其进一步压缩后将其喷出；

第三制冷剂配管(22)，该第三制冷剂配管(22)用于使从所述第一压缩元件(2c)喷出的制冷剂吸入所述第二压缩元件(2d)；

散热器(4)，该散热器(4)与所述第二压缩元件(2d)的喷出侧相连接；

第一制冷剂配管(72、73c、75c)，该第一制冷剂配管(72、73c、75c)将所述散热器(4)与所述第一膨胀机构(5)连接；

第四制冷剂配管(9a)，该第四制冷剂配管(9a)从所述第一制冷剂配管(72、73c、75c)起分岔，并延伸到所述第二膨胀机构(9e)；

第五制冷剂配管(9b、9c)，该第五制冷剂配管(9b、9c)从所述第二膨胀机构(9e)延伸到所述第三制冷剂配管(22)；

第二热交换器(20)，该第二热交换器(20)使所述第一制冷剂配管(72、73c、75c)中流动的制冷剂与所述第五制冷剂配管(9b、9c)中流动的制冷剂彼此进行热交换；

温度检测部(6T、2T)，该温度检测部(6T、2T)对所述蒸发器(6)周边的空气温度和所述第一压缩元件(2c)及第二压缩元件(2d)中至少任意一个压缩元件的喷出制冷剂温度中的至少任意一个温度进行检测；以及

控制部(99)，该控制部(99)在满足由所述温度检测部(6T、2T)检测得到的值为空气温度时所述空气温度比规定低温空气温度低、而由所述温度检测部(6T、2T)检测得到的值为制冷剂温度时所述制冷剂温度比规定高温制冷剂温度高这样的条件下，对所述第二膨胀机构(9e)进行控制以增大所流过的制冷剂的量。

4.如权利要求3所述的制冷装置(1)，其特征在于，还包括：

外部冷却部(7)，该外部冷却部(7)可对流过所述第三制冷剂配管(22)的制冷剂进行冷却；

外部温度检测部(7T)，该外部温度检测部(7T)对流过所述外部冷却部(7)的流体的温度进行检测；以及

第三制冷剂温度检测部(22T)，该第三制冷剂温度检测部(22T)对流过所述第三制冷剂配管(22)的制冷剂的温度进行检测，

所述控制部(99)在所述外部温度检测部(7T)的检测温度与所述第三制冷剂温度检测部(22T)的检测温度之差不足规定值时，对所述第二膨胀机构(9e)进行控制以使所流过的制冷剂的量增加。

5.一种制冷装置(1)，其中，工作制冷剂在制冷循环的至少一部分中处于超临界状态，其特征在于，包括：

第一膨胀机构(5)和第二膨胀机构(9e)，该第一膨胀机构(5)和第二膨胀机构(9e)使制冷剂减压；

蒸发器(6)，该蒸发器(6)使制冷剂蒸发；

二级压缩元件(2)，该二级压缩元件(2)具有第一压缩元件(2c)和第二压缩元件(2d)，其中，所述第一压缩元件(2c)将制冷剂吸入并在对其压缩后将其喷出，所述第二压缩元件(2d)将从所述第一压缩元件喷出的制冷剂吸入并在对其进一步压缩后将其喷出；

第三制冷剂配管(22)，该第三制冷剂配管(22)用于使从所述第一压缩元件(2c)喷出的制冷剂吸入所述第二压缩元件(2d)；

散热器(4)，该散热器(4)与所述第二压缩元件(2d)的喷出侧相连接；

第一制冷剂配管(72、73、74、75)，该第一制冷剂配管(72、73、74、75)将所述散热器(4)与所述第一膨胀机构(5)连接；

第二制冷剂配管(77、2a)，该第二制冷剂配管(77、2a)将所述蒸发器(6)与所述第一压缩元件(2c)的吸入侧连接；

第三制冷剂配管(22)，该第三制冷剂配管(22)用于使从所述第一压缩元件(2c)喷出的制冷剂吸入所述第二压缩元件(2d)；

第一热交换器(8、8L、8G)，该第一热交换器(8、8L、8G)使所述第一制冷剂配管(72、73g、74g、75g)中流动的制冷剂与所述第二制冷剂配管(77、2a)中流动的制冷剂彼此进行热交换；

第四制冷剂配管(9a)，该第四制冷剂配管(9a)从所述第一制冷剂配管(72、73g、74g、75g)起分岔，并延伸到所述第二膨胀机构(9e)；

第五制冷剂配管(9b、9c)，该第五制冷剂配管(9b、9c)将所述第二膨胀机构(9e)与所述第三制冷剂配管(22)连接；

第二热交换器(20)，该第二热交换器(20)使所述第一制冷剂配管(72、73g、74g、75g)中流动的制冷剂与所述第五制冷剂配管(9b、9c)中流动的制冷剂彼此进行热交换；

温度检测部(6T、2T)，该温度检测部(6T、2T)对所述蒸发器(6)周边的空气温度和所述第一压缩元件(2c)及第二压缩元件(2d)中至少任意一个压缩元件的喷出制冷剂温度中的至少任意一个温度进行检测；以及

第二膨胀控制部(99)，该第二膨胀控制部(99)在满足由所述温度检测部(6T、2T)检测得到的值为空气温度时所述空气温度比规定低温空气温度低、而由所述温度检测部检测得到的值为制冷剂温度时所述制冷剂温度比规定高温制冷剂温度高这样的条件下，对所述第二膨胀机构(9e)进行控制以增大所流过的制冷剂的量。

6.如权利要求5所述的制冷装置(1)，其特征在于，还包括：

第一热交换旁路配管(8B)，该第一热交换旁路配管(8B)将所述第一制冷剂配管(72、73g、74g、75g)中的途经所述第一热交换器(8L)的部分的一端侧与另一端侧连接；以及

热交换器切换机构(8C)，该热交换器切换机构(8C)可对制冷剂在所述第一制冷剂配管(72、73g、74g、75g)中的途经所述第一热交换器(8L)的部分流动的状态与制冷剂在所述第一热交换旁路配管(8B)中流动的状态进行切换。

7.如权利要求6所述的制冷装置(1)，其特征在于，还包括：

温度检测部(6T、2T)，该温度检测部(6T、2T)对所述蒸发器(6)周边的空气温度和所述第一压缩元件(2c)及第二压缩元件(2d)中至少任意一个压缩元件的喷出制冷剂温度中的至少任意一个温度进行检测；以及

热交换切换控制部(99)，该热交换切换控制部(99)在满足由所述温度检测部(6T、2T)检测得到的值为空气温度时所述空气温度比规定高温空气温度高、而由所述温度检测部(6T、2T)检测得到的值为制冷剂温度时所述制冷剂温度比规定低温制冷剂温度低这样的条件下，对所述热交换器切换机构(8C)进行控制来增大在所述第一制冷剂配管中的途经所述第一热交换器的部分中流动的制冷剂的量。

8.如权利要求5至7中任一项所述的制冷装置(1)，其特征在于，还包括：

外部冷却部(7)，该外部冷却部(7)可对流过所述第三制冷剂配管(22)的制冷剂进行冷却；

外部温度检测部(7T)，该外部温度检测部(7T)对流过所述外部冷却部(7)的流体的温度进行检测；以及

第三制冷剂温度检测部(22T)，该第三制冷剂温度检测部(22T)对流过所述第三制冷剂配管(22)的制冷剂的温度进行检测，

所述第二膨胀控制部(99)在所述外部温度检测部(7T)的检测温度与所述第三制冷剂温度检测部(22T)的检测温度之差不足规定值时，对所述第二膨胀机构(9e)进行控制以使所流过的制冷剂的量增加。

9.如权利要求1至8中任一项所述的制冷装置(1)，其特征在于，所述第一压缩元件(2c)和所述第二压缩元件(2d)具有用于通过驱动所述第一压缩元件(2c)和所述第二压缩元件(2d)各自旋转来产生压缩功的共用的转轴(21c)。

10.如权利要求1至9中任一项所述的制冷装置(1)，其特征在于，所述工作制冷剂为二氧化碳。

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